專利名稱：變熱敏材料常數(shù)寬溫區(qū)熱敏電阻的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種變熱敏材料常數(shù)(B值)寬溫區(qū)熱敏電阻通常認(rèn)為使用溫區(qū)能達(dá)到250℃或更寬的熱敏電阻為寬溫區(qū)熱敏電阻。寬溫區(qū)熱敏電阻一般是為配合數(shù)字儀表而使用的。這要求寬溫區(qū)熱敏電阻在使用溫區(qū)內(nèi)阻值變化不超過三個數(shù)量級和高溫端阻值不能太小，即寬溫區(qū)熱敏電阻應(yīng)具有高阻低B值電學(xué)特性。
已有的寬溫區(qū)熱敏電阻(參見US Pat3,510,820，無機(jī)材料學(xué)報，1992,7(3)318-321)存在兩個主要問題1)選材上存在著困難。通常熱敏電阻的室溫電阻率與其B值成正比關(guān)系，高阻材料具有高B值，低阻材料具有低B值。這樣滿足寬溫區(qū)熱敏電阻的高阻低B值要求就有一定的難度。
2)熱敏電阻的溫度系數(shù)α=-B/T。一般熱敏電阻的B值隨著溫度的提高僅有小幅度的增加。因此隨著溫度的增加，熱敏電阻的溫度系數(shù)將顯著降低，從而影響其使用溫區(qū)的拓寬。
為解決目前存在的問題，本發(fā)明經(jīng)過大量的研究試驗，研制出適合0-300℃溫區(qū)內(nèi)使用的鐵系寬溫區(qū)熱敏電阻。
本發(fā)明目的在于，研制的變熱敏材料常數(shù)(B值)寬溫區(qū)熱敏電阻，該熱敏電阻是由氧化鎂、氧化錳、三氧化二鐵為原料組成的珠狀負(fù)溫度系數(shù)熱敏電阻，采用予燒、燒結(jié)、高溫快速還原處理的方法制成；所得樣品的室溫阻值R25℃由還原前的2-20MΩ降為5-50KΩ；并同時具有顯著的變B值特性，室溫B(25-50)值降為1500-2000K，隨著溫度的增加其B值連續(xù)性地增加，300℃附近的B(275-300)值達(dá)到4200-4900K。
本發(fā)明研制的變熱敏材料常數(shù)(B值)寬溫區(qū)熱敏電阻，經(jīng)過大量的研究結(jié)果表明二價鐵的出現(xiàn)與否對鐵系熱敏材料的電學(xué)特性影響甚大，二價鐵的出現(xiàn)能大幅度地增加鐵系數(shù)熱敏材料的載流子濃度和降低電導(dǎo)激活能，鐵系熱敏材料的電學(xué)特性可以在很寬的范圍內(nèi)變化。基于此特性本發(fā)明采用了一種燒結(jié)后快速還原的方法，將燒結(jié)后的鐵系熱敏電阻再進(jìn)行高溫快速還原處理。經(jīng)過快速還原處理后，鐵系熱敏電阻的表層成為低阻低B層，而內(nèi)層仍為高阻高B層，熱敏電阻的電學(xué)特性就是內(nèi)層高阻高B值與表層低阻低B值相并聯(lián)的結(jié)果。低溫端0℃附近，熱敏電阻的表層電阻遠(yuǎn)小于內(nèi)層電阻，熱敏電阻的電特性主要決定于表層電阻。隨著溫度的增加，內(nèi)層電阻的下降幅度遠(yuǎn)大于表層電阻，內(nèi)層電阻對電特性的貢獻(xiàn)愈來愈大，至高溫端300℃附近，內(nèi)層電阻反而遠(yuǎn)小于表層電阻，這時熱敏電阻的電特性將主要決定于內(nèi)層電阻。因此經(jīng)過快速還原出理的鐵系熱敏電阻將很容易地滿足寬溫區(qū)熱敏電阻的高阻低B值要求，并且由于其顯著的變B值特性使其在300℃附近仍具有較高的電阻溫度系數(shù)。
本發(fā)明研制的變熱敏材料常數(shù)(B值)寬溫區(qū)熱敏電阻，該熱敏電阻是由氧化鎂、氧化錳、三氧化二鐵為原料組成的珠狀負(fù)溫度系數(shù)熱敏電阻，采用予燒、燒結(jié)、高溫快速還原處理的方法制成，所述原料各組份的配比為(含量為原子百分比)氧化鎂10-40at％、氧化錳40-10at％、三氧化二鐵20-80at％；該熱敏電阻的制備方法為將原料氧化鎂、氧化錳、三氧化二鐵按比例稱量，進(jìn)行混合、研磨、成型、予燒溫度1000℃，時間1小時，再進(jìn)行燒結(jié)，溫度1250℃，時間2小時，將燒結(jié)后的樣品放置在封裝火焰頂部的內(nèi)火處進(jìn)行還原處理，時間20秒，還原后進(jìn)行玻璃封裝即可。
參見附1為寬溫區(qū)熱敏電阻的R-T特性圖2為寬溫區(qū)熱敏電阻的B-T特性實施例1(以原子百分比為單位)取氧化鎂10at％、氧化錳10at％、三氧化二鐵80at％進(jìn)行混合、研磨、成型、予燒溫度1000℃，時間1小時，再進(jìn)行燒結(jié)，溫度1250℃，時間2小時，將燒結(jié)后的樣品放置在封裝火焰頂部的內(nèi)火處進(jìn)行還原處理，時間20秒，還原后進(jìn)行玻璃封裝即可。
實施例2(以原子百分比為單位)取氧化鎂40at％、氧化錳40at％、三氧化二鐵20at％進(jìn)行混合、研磨、成型、予燒溫度1000℃，時間1小時，再進(jìn)行燒結(jié)，溫度1250℃，時間2小時，將燒結(jié)后的樣品放置在封裝火焰頂部的內(nèi)火處進(jìn)行還原處理，時間20秒，還原后進(jìn)行玻璃封裝即可。
實施例3(以原子百分比為單位)取氧化鎂20at％、氧化錳40at％、三氧化二鐵40at％進(jìn)行混合、研磨、成型、予燒溫度1000℃，時間1小時，再進(jìn)行燒結(jié)，溫度1250℃，時間2小時，將燒結(jié)后的樣品放置在封裝火焰頂部的內(nèi)火處進(jìn)行還原處理，時間20秒，還原后進(jìn)行玻璃封裝即可。
權(quán)利要求
1.一種變熱敏材料常數(shù)寬溫區(qū)熱敏電阻，其特征在于，該熱敏電阻是由氧化鎂、氧化錳、三氧化二鐵為原料組成的珠狀負(fù)溫度系數(shù)熱敏電阻，采用予燒、燒結(jié)、高溫快速還原處理的方法制成，所述原料各組份的配比為(含量為原子百分比)氧化鎂10-40at％、氧化錳40-10at％、三氧化二鐵20-80at％。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的變熱敏材料常數(shù)寬溫區(qū)熱敏電阻的制備方法，其特征在于將原料氧化鎂、氧化錳、三氧化二鐵按比例稱量，進(jìn)行混合、研磨、成型、予燒溫度1000℃，時間1小時，再進(jìn)行燒結(jié)，溫度1250℃，時間2小時，將燒結(jié)后的樣品放置在封裝火焰頂部的內(nèi)火處進(jìn)行還原處理，時間20秒，還原后進(jìn)行玻璃封裝即可。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種變熱敏材料常數(shù)(B值)寬溫區(qū)熱敏電阻,該熱敏電阻是由氧化鎂、氧化錳、三氧化二鐵為原料組成的珠狀負(fù)溫度系數(shù)熱敏電阻,采用預(yù)燒、燒結(jié)、高溫快速還原處理的方法制成,經(jīng)過還原處理后鐵系熱敏材料不僅具有高阻低B值電學(xué)特性,而且具有顯著的變B值特性,其B值隨著溫度的增加呈連續(xù)性地快速增大,從而成為制作寬溫區(qū)熱敏電阻的理想材料。
文檔編號H01C7/04GK1298187SQ9912452
公開日2001年6月6日 申請日期1999年11月27日 優(yōu)先權(quán)日1999年11月27日
發(fā)明者陸峰, 程家騏, 李鳳翔 申請人:中國科學(xué)院新疆物理研究所